Вопрос 1) Рентгеновская компьютерная томография. Рентгеновская компьютерная томография (ркт)
 Скачать 1.68 Mb.
|
|
ВОПРОС 9). Диагностическое применение радионуклидов Радионуклиды - это радиоактивные изотопы химических элементов с малым периодом полураспада и их получают искусственно. В медицине радионуклиды используются в диагностических и терапевтических целях. Диагностическое применение основано на избирательном накоплении некоторых химических элементов отдельными органами. Йод, например, концентрируется в щитовидной железе, а кальций - в костях. Введение в организм радиоизотопов этих элементов позволяет обнаруживать области их концентрации по радиоактивному излучению и получать таким образом важную диагностическую информацию. Такой метод диагностики называется методом меченых атомов. Терапевтическое использование радионуклидов основано на разрушающем действии ионизирующего излучения на клетки опухолей. .Для оценки степени действия ИИ на объекты живой и неживой природы необходимо измерять степень воздействия излучения на изучаемый объект. Для измерения величины ИИ вводят дозы: поглощенные, экспозиционные, эквивалентная, эффективная эквивалентная,коллективная эффективная эквивалентная и полная коллективная эффективная эквивалентная дозы - Поглощенная доза основана на том, что при облучении какого-либо тела ИИ ему передается энергия ИИ и энергия этого тела увеличивается (иначе тело нагревается). Поглощенную дозу чаще всего меряют не прямым методом, а при помощи косвенных методов (хим.люминесценция). - Экспозиционная доза - это количественная характеристика ИИ, основанная на величине ионизации сухого воздуха при атм. давлении. ЭД - величина равная численно величине заряда каждого знака, появляющегося в единице массы сухого воздуха при полной его ионизации. До = Q/M. Эффективная эквивалентная доза (Дээ). Она характеризует суммарный эффект, который оказывает ИИ на организм человека в целом. Учитывая, что различный органы имеют различную чувствительность ИИ. Сильнее всего поражаются красный костный мозг и половые железы, а нервная ткань весьма устойчивая. ВОПРОС 10). Условия ЯМР Ядерный магнитный резонанс ( ЯМР ) - это физическое явление, при котором ядра в сильном постоянном магнитном поле возмущаются слабым осциллирующим магнитным полем (в ближнем поле ) и реагируют, создавая электромагнитный сигнал с частотной характеристикой магнитного поля в ядро. Этот процесс происходит около резонанса , когда частота колебаний совпадает с собственной частотой ядер, которая зависит от силы статического магнитного поля, химической среды и магнитных свойств изотопа ;   ВОПРОС 11) T1 и T2 релаксация T1 Релаксация После прекращения действия РЧ импульса, суммарный вектор намагниченности будет восстанавливаться по Z-оси, излучая радиочастотные волны. Временная константа, описывающая, как MZ возвращается к равновесному значению, называется временем спин-решеточной релаксации (T1). MZ = M0 ( 1 - e-t/T1 ) T1 релаксация происходит в объеме, содержащем протоны. Однако связи протонов в молекулах неодинаковые. Эти связи различны для каждой ткани. Один атом 1H может быть связан очень сильно, как в жировой ткани, в то время как другой атом может иметь более слабую связь, например в воде. Сильно связанные протоны выделяют энергию намного быстрее, чем протоны со слабой связью. Каждая ткань выделяет энергию с различной скоростью, и именно поэтому МРТ имеет такое хорошее контрастное разрешение. T2 Релаксация T1 релаксация описывает процессы, происходящие в Z направлении, в то время как T2 релаксация описывает процессы в плоскости X-Y. Сразу после воздействия РЧ импульсом суммарный вектор намагниченности (теперь называемый поперечной намагниченностью) начинает вращаться в плоскости X-Y вокруг оси Z . Все векторы имеют одно и то же направление, потому что они находятся в фазе. Однако они не сохраняют это состояние. Вектор суммарной намагниченности начинает сдвигаться по фазе (расфазировываться) из-за того, что каждый спиновый пакет испытывает магнитное поле, немного отличающееся от магнитного поля, испытываемого другими пакетами, и вращается со своей собственной частотой Лармора. Сначала количество дефазированных векторов будет небольшим, но быстро увеличивающимся до момента, когда фазовая когерентность исчезнет: не будет ни одного вектора, совпадающего по направлению с другим. Суммарная намагниченность в плоскости XY стремится к нулю, и затем продольная намагниченность возрастает до тех пор пока M0 не будет вдоль Z. Временная константа, описывающая поведение поперечной намагниченности, MXY, называется спин-спиновым временем релаксации, T2. T2 релаксация называется спин-спиновой релаксацией, потому что она описывает взаимодействия между протонами в их непосредственной среде (молекулах). T2 релаксация – затухающий процесс, означающий высокую фазовую когерентность в начале процесса, но быстро уменьшающуюся до полного исчезновения когерентности в конце. Cигнал в начале сильный, но быстро ослабевает за счет T2 релаксации. MXY =MXYo e-t/T2 T2 всегда меньше чем T1. Скорость смещения по фазе различна для каждой ткани. Дефазирование в жировой ткани происходит быстрее по сравнению с водой. Еще одно замечание относительно T2 релаксации: она протекает гораздо быстрее T1 релаксации. T2 релаксация происходит за десятки миллисекунд, в то время как T1 релаксация может достигать секунд. ВОПРОС 12) Лечебное применение радионуклидов Лечебное применение радионуклидов в основном связано с использованием γ-излучения (γ-терапия). Гамма установка состоит из источника, обычно 60С, и защитного контейнера, внутри которого помещен источник; больной размещается на столе.  ВОПРОС 13) Элементы дозиметрии ионизирующего излучения ДОЗИМЕТРИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ (греч. dosis доза, порция + metreo измерять) — раздел радиационной физики и измерительной техники, занимающийся измерением и изучением полей ионизирующих излучений (фотонных и корпускулярных), изучением эффектов их взаимодействия с веществом, а также создаваемых в результате этого дозных полей (см.) в веществе. Д. и. и. широко используется в разработке способов формирования полей излучения и дозных полей с заданными параметрами. Средства Д. и. и. применяют при разработке и использовании источников ионизирующих излучений в народном хозяйстве, науке и медицине. Применение ионизирующих излучений для диагностики и лечения онкол, и других больных требует правильной количественной и качественной оценки характера распределения энергии излучения в облучаемой среде. Основная задача клин, дозиметрии в лучевой терапии (см.) — выбор и обоснование методов и средств облучения, обеспечивающих наиболее благоприятное для данного больного распределение в теле поглощенной дозы излучения. При лечении онкол, больных эта задача сводится к созданию такого дозного поля (см.), при к-ром патол, очаг и возможные пути метастазирования получат необходимую и достаточную дозу излучения, вызывающую деструкцию опухолевой ткани, при наименьшем поглощении энергии нормальными тканями и особенно жизненно важными органами. Энергия ионизирующего излучения должна быть фракционирована во времени так, чтобы обеспечить наибольший терапевтический эффект. В лучевой диагностике оптимизация условий облучения сводится к выбору условий и методов облучения, при которых можно получить наиболее полную диагностическую информацию при наименьшей лучевой нагрузке на организм. Клин, дозиметрия использует расчетные и экспериментальные методы. Расчетные методы основаны на физ. законах взаимодействия ионизирующего излучения с веществом. Их применяют для определения дозы излучения в воздухе с целью характеристики поля излучения источников различной конфигурации и для определения поглощенной дозы в облучаемом теле. Дозиметры ионизирующих излучений — приборы, измеряющие дозу или мощность дозы излучения. Дозиметры различаются и по функциональному назначению, и по принципу действия. По назначению дозиметры подразделяются на: 1) дозиметры контроля радиационно-химических процессов с диапазоном измерения 104 — 1010 Р; 2) дозиметры для клин, и радио-биол. измерений с диапазоном измерения 1×104 P или 0,1×103 P/ мин; 3) приборы индивидуального дозиметрического контроля с диапазоном измерения 0,01 — 100 P; ВОПРОС 14.Классификация МР-томографов По типу источника основного магнитного поля МР томографы делятся на: - Постоянные – после создается между 2 полюсами магнита, изготовленного из ферромагнитных материалов - Резистивные – магнитное поле создается пропусканием сильного эл. Тока по проводу, намотанному на железный сердечник, и направлено параллельно продольной оси катушки - Сверхпроводящие – поле, создается током, протекающим по проводу из сверхпроводникового материала, не имеющего эл. Сопротивления при температуре вблизи абсолютного нуля (-273,15 гр по Цельсию) - Гибридные – здесь используются проводящие ток катушки и постоянно намагниченный материал В зависимости от напряженности основного магнитного поля МР-томографы классифицируются на: -сверхнизкие (менее 0.1 Тл) -низкопольные (0.1-0.4 Тл) имеют резистивные или постоянные магниты -среднепольные (0.5 Тл) -высокопольные (1-2 Тл) используются в научно-исследовательских центрах -сверхвысокопольные (свыше 2Тл) По виду конструкции МР-томографы бывают: - Открытые- горизонтальные/вертикальные противостоящие магниты, обеспечивают большее пространство вокруг пациента -Полуоткрытые – имеют короткий туннель и расширяющиеся концы -Закрытые ВОПРОС 15.УСТРОЙСТВО МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОГО ТОМОГРАФА МР-томограф состоит из следующих основных блоков: магнита, градиентных, шиммирующих и РЧ-катушек, охлаждающей системы, систем приема, передачи, обработки и хранения данных, системы экранирования. 1.Магнит - самая дорогая часть МР-томографа, создает сильное устойчивое магнитное поле, являются сверхпроводящими. 2.Внутри магнита расположены градиентные катушки, предназначенные для создания контролируемых изменений главного магнитного поля B0 по осям X , Y и Z и пространственной локализации сигнала. Градиентные катушки создают управляемое, однородное и линейное изменение поля в определенном направлении, имеют высокую эффективность, низкую индуктивность и сопротивление. 3.Шиммирующие катушки - это катушки с малым током, создающие вспомогательные магнитные поля для компенсации неоднородности главного магнитного поля томографа, вызванной дефектами магнита. 4.РЧ-катушка представляет собой одну или несколько петель проводника, создающих магнитное поле B1, необходимое для поворота спинов на 90° или 180° во время импульсной последовательности, и регистрирующих сигнал поперечной намагниченности от спинов внутри тела. Совершенная катушка создает однородное магнитное поле без существенного излучения. По характеру выполняемых операций РЧ-катушки: Приемопередающие катушки служат излучателями поля B1 и приемниками РЧ-энергии от отображаемого объекта. Только передающая катушка используется для создания поля B1; Только принимающая катушка используется в сочетании с предыдущей для обнаружения или приема МР-сигнала от спинов отображаемого объекта. Любая отображающая катушка должна резонировать или эффективно накапливать энергию на частоте Лармора. Резонансная частота РЧ-катушки определяется индуктивностью (L) и емкостью (C) индуктивно-емкостной цепи. Некоторые типы отображающих катушек должны настраиваться для каждого пациента путем индивидуальной подстройки емкости переменного конденсатора. Качество МР-изображений зависит от соотношения сигнал/шум регистрируемого сигнала и каждый МР-томограф имеет несколько отображающих катушек для применения в различных ситуациях. По конструкции РЧ- катушки: поверхностные и объемные. Объемная катушка - РЧ-катушка, окружающая исследуемую часть тела. Имеют лучшую радиочастотную однородность внутри отображаемого объема, чем поверхностные катушки, и бывают нескольких видов: катушка ≪птичья клетка≫ - наиболее часто используется, является приемопередающей катушкой и создает высокооднородное РЧ-поле во всем объеме, дающее изображение с высокой однородностью. Создает два поля Bj, направленных точно под углом 90° друг к другу, что облегчает введение второго сигнала в квадратуре и создает циркулярно поляризованное РЧ-поле. Используются для отображения головы и иногда для отображения конечностей. циркулярная поляризованная катушка разработана для возбуждения или обнаружения спинов с помощью двух ортогональных передающих и/или принимающих каналов. Потребляемая для передачи мощность в 2 раза ниже. Принимающая катушка имеет лучшее соотношение сигнал/шум, чем линейно-поляризованная катушка. пересеченная катушка - пара РЧ-катушек, чьи магнитные поля перпендикулярны друг к другу, и их взаимное магнитное взаимодействие минимально. парная катушка Гельмгольца состоит из двух параллельных кольцеобразных катушек. сдвоенная седлообразная катушка служит для отображения колена, обеспечивает лучшую РЧ однородность в области исследования и используется как объемная катушка. квадратурная катушка преобразует энергию в циркулярно поляризованное РЧ-поле. Энергия, полученная от РЧ-усилителя, дает два сигнала, отличающиеся по фазе на 90°. Квадратурные катушки могут работать как принимающие и/или передающие. При использовании их в качестве приемника можно достичь увеличения соотношения сигнал/шум в 42 раз. Одновитковый соленоид - передающая и принимающая РЧ-катушка цилиндрической формы для отображения конечностей. Единственный виток состоит из медной ленты, ширина которой больше диаметра катушки. Поверхностная катушка - вид принимающей катушки, помещаемой непосредственно на исследуемой области тела. Она имеет хорошее соотношение сигнал/шум для тканей вблизи катушки и уменьшение сигнала на расстоянии. При использовании в ходе исследования поверхностных катушек, для излучения РЧ-энергии в виде 90o- и 1800-ных импульсов в томографе служит встроенная объемная катушка. Широко распространены. Матричная поверхностная катушка состоит из набора малых катушек, которые могут функционировать по отдельности или вместе. Гибкая поверхностная катушка, оборачиваемая вокруг анатомической области, применяется при исследованиях суставов. Линейно-поляризованная катушка использует для возбуждения или обнаружения спинов один передающий и/или принимающий РЧ-канал. Фазированные (линейные) катушки обычно только принимают сигнал. Встроенная катушка сканера служит для передачи 90°- и 180°-ных импульсов. Современные системы используют 4 или более катушек с 4 отдельными приемниками. Использование этих катушек позволяет уменьшить число усреднений сигнала с большим соотношением сигнал/шум и разрешением, таким образом уменьшая время сканирования. Седловидная катушка представляет собой две петли проводника, обернутые вокруг противоположных сторон цилиндра, и используется, когда статическое магнитное поле коаксиально продольной (вдоль тела) оси катушки. 4.Фазочувствительным детектором является устройство, которое отделяет сигналы Mx' и My’ от сигнала РЧ-катушки, преобразуя лабораторную систему координат во вращающуюся. Его основой является преобразователь частоты, имеющий два входа и один выход. Если сигналами на входе являются cos(A) и cos(B), то на выходе получаются 1/2cos(A + B) и 1/2cos(A - B). Фазочувствительный детектор обычно состоит из двух преобразователей частоты, двух фильтров, двух усилителей и 90°-ного преобразователя фазы и имеет два входа и два выхода. На входы подаются частоты v и v0 и на выходе получают составляющие поперечной намагниченности Mx и My. Аналого-цифровой преобразователь преобразует МР-сигнал в цифровой сигнал, который обрабатывается с помощью фурье-преобразования и отображается в виде изображения на мониторе. 5.Центральный блок обработки в компьютере - контролирует все компоненты томографа, состоит из блока приема и передачи данных, реконструкции изображений, хранения данных и оперативной памяти, периферийные устройства (блок хранения данных и устройства ввода/вывода). Компьютер управляет программатором градиентов, определяющим вид и амплитуду каждого из трех градиентных полей, необходимых для получения данных, а также обработкой данных для отображения изображений. Градиентный усилитель увеличивает мощность градиентных импульсов до уровня, достаточного для управления градиентными катушками. Источник РЧ - импульсов (генерирующий синусоиду нужной частоты) и программатор импульсов являются РЧ-компонентами, находящимися под контролем компьютера. РЧ-усилитель увеличивает мощность импульсов от милливатт до киловатт. Выбор и модификация отображающей последовательности, ввод данных в компьютер осуществляются через консоль управления. Пациент располагается на управляемом компьютером столе. Процедурную комнату сканирования окружает клетка Фарадея - электрически проводящий экран, уменьшающий влияние внешних радиоволн на работу томографа и предотвращающий выход РЧ-волн за пределы процедурной комнаты. Экранирование комнаты может быть полным (с 6 сторон) или частичным, если края поля нужно уменьшить лишь в некоторых областях. |